TW201333147A - 電池用壓感黏著帶、使用該壓感黏著帶之電池及電池之製造方法 - Google Patents

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Hiroomi Hanai
Shunsuke Noumi
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Abstract

本發明係關於一種電池用壓感黏著帶，該壓感黏著帶含有：基板；及壓感黏著層，其提供於該基板之至少一表面上，其中該壓感黏著層具有自2 μm至100 μm之厚度，且其中該壓感黏著帶具有為0.05 N/10 mm或更大的在25℃下之壓力接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力，及為0.5 N/10 mm或更大的在30℃或更高至低於200℃之溫度下之熱壓接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力。

Description

電池用壓感黏著帶、使用該壓感黏著帶之電池及電池之製造方法
本發明係關於一種供電池製造中使用之壓感黏著帶，尤其係關於一種待施加至浸潤於非水性電池中之電解溶液中之部分或可與該電解溶液接觸之部分的壓感黏著帶，及一種使用該壓感黏著帶而獲得之電池。
壓感黏著帶用於電解溶液被密封之電池(諸如，鋰離子電池)中，此係出於改良電極至電池殼體中之插入適合性的目的且出於經由分離器而防止電極之間短路的目的，該短路可由存在於電極板上之襯片或其類似者之穿透造成。
作為此壓感黏著帶，已廣泛地使用丙烯酸系壓感黏著層或天然橡膠壓感黏著層被用作壓感黏著層的壓感黏著帶(專利文件1，等等)。然而，存在如下問題：具有以上壓感黏著層之壓感黏著帶傾向於在電解溶液中剝離，且接著，舉例而言，該層之壓感黏著組份溶解至電解溶液中且與電解溶液之電解質反應以引起電解溶液之劣化。
專利文件2描述一種使用壓感黏著劑之電池用壓感黏著帶，該壓感黏著帶傾向於在電解溶液中剝離，但不溶解或分解於電解溶液中。根據此壓感黏著帶，有可能防止電解溶液之劣化，但仍存在如下問題：防止內部短路之功能係因壓感黏著帶之剝離而劣化。
此外，在具有高黏著性之壓感黏著帶用於電池製造中的狀況下，即使當在將該帶附接至黏附體時發生位置偏差或 其類似者時亦難以重新附接該帶，而且，由於壓感黏著帶一旦自黏附體剝落就具有急劇減低之黏著力，故難以重新使用該帶。因此，此壓感黏著帶在可加工性方面不良，且歸因於壓感黏著帶之高廢品率而亦不經濟。
[專利文件1]JP-A-2010-55790
[專利文件2]JP-A-11-176476
因此，本發明之目標係提供一種電池用壓感黏著帶，該壓感黏著帶以使得暫時性固定變得可能之程度在室溫下展示微小黏著性、經由熱壓接合而展現極佳黏著性、即使在電解溶液中亦不會自黏附體剝離，且較不可能造成該電解溶液之劣化。
本發明之另一目標係提供一種電池，在該電池中，上文所提及之電池用壓感黏著帶附接至電池構成構件。
由於用於解決以上問題之廣泛研究，本發明之發明人已發現，一種電池用壓感黏著帶可實現在室溫下之暫時性固定且即使當發生位置偏差時亦可被容易地重新附接，而且，由於該壓感黏著帶在經受在30℃或更高之溫度下之熱壓接合時可展現極佳黏著性，故該帶即使在電解溶液中亦可繼續固持黏附體，該壓感黏著帶具有厚度屬於某一範圍之壓感黏著層，且具有為0.05 N/10 mm或更大的在25℃下之壓力接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力，及為0.5 N/10 mm或更大的在30℃或更高至低於200℃之溫度下之熱壓接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力。此外，本發明之 發明人已發現，即使當該壓感黏著帶施加至浸潤於電池中之電解溶液中之部分或可與該電解溶液接觸之部分時，該壓感黏著帶亦不會剝離，且該壓感黏著帶可防止該電解溶液之劣化及內部短路之產生。本發明已基於此等發現而實現。
亦即，本發明提供一種電池用壓感黏著帶，該壓感黏著帶含有：基板；及壓感黏著層，其提供於該基板之至少一表面上，其中該壓感黏著層具有自2 μm至100 μm之厚度，且其中該壓感黏著帶具有為0.05 N/10 mm或更大的在25℃下之壓力接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力，及為0.5 N/10 mm或更大的在30℃或更高至低於200℃之溫度下之熱壓接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力。
該壓感黏著層較佳地含有熱塑性彈性體。該熱塑性彈性體尤其較佳地為酸改質型熱塑性彈性體。
該壓感黏著層較佳地含有該熱塑性彈性體及增黏劑。且，以100重量份該熱塑性彈性體計，該壓感黏著層更佳地含有自5重量份至50重量份之量的該增黏劑。
本發明進一步提供一種電池，該電池係藉由將以上電池用壓感黏著帶附接至電池構成構件而獲得。
本發明進一步提供一種用於製造電池之方法，該方法含有如下步驟：將以上電池用壓感黏著帶附接至電池構成構件，且使該壓感黏著帶及該電池構成構件經受在30℃或更 高至低於200℃之溫度下之熱壓接合。
由於暫時性固定在室溫下變得可能，故根據本發明之該電池用壓感黏著帶在可加工性及經濟效率方面極佳。又，熱壓接合可在相對低溫度下被執行，且因此，加熱/黏附操作可被迅速地執行。此外，極佳黏著性可藉由熱壓接合而實現，使得黏附體即使在電解溶液中亦可被連續地固持。因此，在電池之製造中，可藉由將該帶施加至浸潤於電池中之電解溶液中之部分或可與該電解溶液接觸之部分而防止該電解溶液之劣化及內部短路之產生。在本發明中，術語「熱壓接合」意謂在30℃或更高之高溫之條件下的黏著。
下文將根據需要而參看圖式來描述本發明之實施例。
圖1為展示根據本發明之電池用壓感黏著帶之一實施例的示意性橫截面圖。此處，電池用壓感黏著帶31具有壓感黏著層2被層壓於基板1之一表面上的結構。
圖2為展示根據本發明之電池用壓感黏著帶之另一實施例的示意性橫截面圖。此處，電池用壓感黏著帶32具有壓感黏著層21被層壓於基板1之一表面上且壓感黏著層22被層壓於基板1之另一表面上的結構。
[壓感黏著層]
本發明之壓感黏著層向電池用壓感黏著帶賦予如下壓感黏著力：為0.05 N/10 mm或更大的在25℃下之壓力接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力，及為0.5 N/10 mm或更大 的在30℃或更高至低於200℃之溫度下之熱壓接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力。
本發明中之壓感黏著層較佳地含有熱塑性彈性體作為基質聚合物。
作為熱塑性彈性體，具有(例如)100℃或更低(例如，自約30℃至100℃，特別是自50℃至95℃，尤其是自60℃至95℃)之軟化點之熱塑性彈性體鑒於能夠在熱壓接合期間縮減對電極板之損壞且鑒於在可加工性方面極佳而較佳。熱塑性彈性體之軟化點可藉由環球式量測方法、熱機械分析(TMA)及其類似者予以量測。
此外，熱塑性彈性體較佳地為較不可能使電解溶液劣化且經由熱壓接合而展現極佳黏著性之熱塑性彈性體。舉例而言，酸改質型熱塑性彈性體、羰基改質型熱塑性彈性體、羥基改質型熱塑性彈性體、胺改質型熱塑性彈性體及其類似者較佳。在本發明中，特定言之，鑒於在對諸如鋁之金屬基板之黏著性方面極佳，酸改質型熱塑性彈性體較佳。順便提及，在本發明中，酸改質型熱塑性彈性體為藉由不飽和羧酸(例如，順丁烯二酸或其類似者)及/或其酸酐(例如，順丁烯二酸酐或其類似者)至熱塑性彈性體之接枝聚合而獲得之化合物，且舉例而言，可提及具有熱塑性彈性體作為主鏈之化合物，不飽和羧酸及/或酸酐係經由鄰近於羰基之任何碳而接合至該主鏈以形成側鏈。
酸改質型熱塑性彈性體可藉由熟知且常用之方法予以製備。舉例而言，其可藉由在存在諸如有機過酸或過氧化物 之自由基產生劑之情況下將熱塑性彈性體(亦即，在酸改質之前的熱塑性彈性體)與不飽和羧酸或其酸酐進行熔融捏合的方法予以製備。
形成在酸改質之前的熱塑性彈性體的單體組份之實例包括：具有約2個碳原子至約10個碳原子(較佳地為2個碳原子至4個碳原子)之α-烯烴，諸如，乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯，及1-癸烯；及苯乙烯。熱塑性彈性體之實例包括：以上單體組份之均聚物；選自以上單體組份之兩個或兩個以上單體組份之無規或嵌段共聚物；以上單體組份與另一單體組份之無規、嵌段或接枝共聚物；及其混合物。
在本發明中，特定言之，鑒於在室溫下及在加熱之後的黏著性，選自上文所提及之α-烯烴及苯乙烯之兩個或兩個以上單體組份的無規或嵌段共聚物[例如，直鏈短鏈分支鏈聚乙烯(LLDPE)、乙烯-丙烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物、乙烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物，及乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物]較佳。
酸改質型熱塑性彈性體之接枝率可藉由已知熔融捏合方法予以適當地調整，且(例如)相對於所接枝之聚烯烴較佳地為自約0.05重量%至約10.0重量%且更佳地為自約0.1重量%至約5.0重量%。當接枝率低於上文所提及之範圍時，藉由熱壓接合而展現之黏著性趨向於減低。另一方面，當接枝率超過上文所提及之範圍時，在25℃下朝向鋁箔之黏著力變得過強，且因此趨向於變得難以調整位置偏差。
作為本發明中之熱塑性彈性體，可使用(例如)諸如以下各者之市售產品：商標名稱「ARON MELT PPET1600」(由TOAGOSEI CO.,LTD.製造)；商標名稱「KRATON POLYMER FG1924GT」、「KRATON POLYMER FG1901X」(皆由KRATON POLYMER JAPAN K.K.製造)；商標名稱「TUFTEC M1913」、「TUFTEC M1943」(皆由ASAHI KASEI CHEMICALS CORPORATION製造)；及商標名稱「TOYOTAC PMA-L」(由TOYOBO CO.,LTD.製造)。
本發明中之壓感黏著層較佳地至少含有熱塑性彈性體作為基質聚合物。以總基質聚合物計，熱塑性彈性體之含量為(例如)自約80重量%至約100重量%(較佳地為90重量%至100重量%，尤其較佳地為95重量%至100重量%)。當熱塑性彈性體在基質聚合物中之比率被調整至上文所提及之範圍時，可藉由熱壓接合而展現極佳黏著性，使得電解溶液中之黏附體固持性質變得極佳且可改良電解溶液之劣化。
此外，除了基質聚合物以外，本發明中之壓感黏著層亦較佳地含有增黏劑。當該層含有增黏劑時，可進一步改良藉由熱壓接合而展現之黏著性，且藉此可進一步改良電解溶液中之黏附體固持性質及電解溶液之劣化防止性質。
增黏劑之實例包括松香衍生物樹脂、聚萜烯樹脂、石油樹脂，及油可溶酚樹脂。在本發明中，特定言之，較佳的是使用石油樹脂(芳族石油樹脂或脂族石油樹脂)。具體言之，鑒於與電解溶液之組份之低反應性且較不可能造成電 解溶液之劣化，氫化石油樹脂(飽和脂族烴樹脂或氫化芳族烴樹脂)較佳。
此外，作為增黏劑，鑒於進一步改良藉由熱壓接合而展現之黏著性，較佳的是使用具有自約100℃至150℃(較佳地自110℃至140℃，尤其較佳地自115℃至135℃)之軟化點之增黏劑。
在本發明中，可合適地使用(例如)諸如以下各者之市售產品：商標名稱「CLEARON P-125」(由YASUHARA CHEMICAL CO.,LTD.製造，軟化點：125±5℃)；及商標名稱「ARKON P-125」(由ARAKAWA CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.製造，軟化點：125±5℃)。
以100重量份熱塑性彈性體計，增黏劑之使用量為(例如)自約5重量份至約50重量份，較佳地為自10重量份至30重量份，且尤其較佳地為自15重量份至30重量份。當增黏劑之使用量係在上文所提及之範圍內時，即使當熱壓接合溫度(在熱壓接合時之溫度)低(例如，30℃或更高至低於200℃，較佳地為自50℃至150℃，尤其較佳地為自70℃至140℃)時亦可展現極佳黏著力。
此外，除了基質聚合物及增黏劑以外，本發明中之壓感黏著層亦可含有其他組份(例如，適當交聯劑、塑化劑、填充劑及抗氧化劑)。
作為用於形成本發明中之壓感黏著層之方法，可採用已知且常用之方法。其實例包括如下方法：用根據需要而使用之溶劑(例如，甲苯、二甲苯、乙酸乙酯，或甲基乙基 酮)來稀釋基質聚合物及其類似者，使得非揮發性物質之濃度變為約自5重量%至25重量%以製備塗佈溶液，且將該溶液塗覆(塗佈)於基板或適當分離器(諸如，剝離型紙(release paper))上，接著進行乾燥。
對於在形成壓感黏著層之程序中之塗覆(塗佈)，可使用已知塗佈方法且可使用常用塗佈機，諸如，凹板印刷式滾塗機、反向滾塗機、接觸滾塗機、浸漬滾塗機、棒式塗佈機、刀式塗佈機、噴塗機、缺角輪式塗佈機(comma coater)、直接塗佈機，及模塗機。
另外，亦可藉由基板及構成壓感黏著層之壓感黏著劑的熔體擠出模製來形成壓感黏著層。作為熔體擠出方法，可使用諸如膨脹方法及T模方法之任何已知技術。此外，在擠出模製之後，可執行在縱向或橫向方向上之拉引(單軸拉引)之處理或在縱向及橫向方向上之依序或同時拉引(雙軸拉引)之處理。
本發明之壓感黏著層可為單一層或者兩個或兩個以上層之層壓物。在壓感黏著層為兩個或兩個以上層之層壓物的狀況下，每一層可具有相同組成，或可層壓組合各自具有不同組成之壓感黏著層。此外，在壓感黏著層存在於基板之兩個表面上的狀況下，此等壓感黏著層可具有相同組成或具有彼此不同之組成。
本發明之壓感黏著層之總厚度為自2 μm至100 μm，特別較佳地為自2 μm至50 μm，且尤其較佳地為自2 μm至20 μm。當壓感黏著層之厚度小於上文所提及之範圍時，藉 由熱壓接合而展現之黏著性可減低且電解溶液中之黏附體固持性質可減低，使得防止內部短路之功能趨向於減低且可加工性趨向於經由該帶在運輸期間之剝離而減低。另一方面，當壓感黏著層之厚度超過上文所提及之範圍時，可在該帶附接至電池之內部時產生大的平整不均勻性且電池之形成趨向於困難。此外，壓感黏著層在電池中所佔據之體積可變得過大，此情形趨向於使難以增加電池之容量。
[基板]
基板不受到特定地限制，且可使用各種基板。可使用(例如)以下各者：適當薄頁體，諸如，諸如布、非編織織物、毛氈及網狀織物之纖維性基板；紙基板，諸如，各種紙；塑膠基板，諸如，由各種樹脂製成之薄膜或薄片；橡膠基板，諸如，橡膠薄片；發泡體，諸如，發泡薄片；及其層壓式體。塑膠基板之材料之實例包括：聚酯，諸如，聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯及聚萘二甲酸丁二酯；聚烯烴，諸如，聚乙烯、聚丙烯及乙烯-丙烯共聚物；聚乙烯醇；聚偏二氯乙烯；聚氯乙烯；氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；聚乙酸乙烯酯；聚醯胺；聚醯亞胺；纖維素；氟樹脂；聚醚；聚醚醯胺；聚苯硫醚；聚苯乙烯樹脂，諸如，聚苯乙烯；聚碳酸酯；及聚醚碸。基板可具有單層組態或多層組態。當基板具有多層組態時，每一層可由相同材料製成，或由彼此不同之材料製成之層可被組合地使用。
首先，鑒於較不可能溶解於電解溶液中且較不可能造成 電解溶液之劣化，塑膠基板較佳地作為本發明中之基板。具體言之，較佳地使用由諸如聚醯亞胺、聚苯硫醚或聚丙烯之聚烯烴製成之基板，且鑒於廉價性，較佳地使用聚丙烯。
另外，為了增加與壓感黏著層之黏著，可在需要時使基板之表面經受常用表面處理，例如，藉由化學或物理方法進行之氧化處理，諸如，鉻酸處理、臭氧曝露、火焰曝露、高壓快速曝露或離子化輻射處理。
儘管不受到特定地限制，但基板之厚度較佳地為自約8 μm至約100 μm，更佳地為自約10 μm至約50 μm，且尤其較佳地為自約10 μm至約25 μm。當基板之厚度小於上文所提及之範圍時，壓感黏著帶之強度可變得過低，從而引起損壞實踐性之可能性。另一方面，當基板之厚度超過上文所提及之範圍時，可在該層附接至電池之內部時產生大的平整不均勻性且電池之形成趨向於困難。此外，基板在電池中所佔據之體積可變得過大，此情形趨向於使難以增加電池之容量。
[電池用壓感黏著帶]
具有壓感黏著層及基板的根據本發明之電池用壓感黏著帶可藉由已知且常用之方法予以形成。該方法之實例包括稀釋基質聚合物及其類似者以製備塗佈溶液且將塗佈溶液直接塗覆於基板上以形成壓感黏著層的方法，及將塗佈溶液塗覆至適當分離器(諸如，剝離型紙)上以形成壓感黏著層且將壓感黏著層轉移至基板的方法。在藉由轉移而形成 該帶的狀況下，空隙可遺留於壓感黏著層與基板之間的界面中。在此狀況下，藉由用高壓釜處理或其類似者來執行加熱及壓製處理而使空隙擴散，藉以可使空隙耗散。
根據本發明之電池用壓感黏著帶具有為0.05 N/10 mm或更大(例如，0.05 N/10 mm或更大至小於0.95 N/10 mm，較佳地為自0.10 N/10 mm至0.90 N/10 mm，且尤其較佳地為自0.40 N/10 mm to 0.85 N/10 mm)的在25℃下之壓力接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力(在下文中有時被稱為「180°剝落黏著力(朝向鋁箔)」)。當180°剝落黏著力(朝向鋁箔)小於以上範圍時，在25℃下之黏著力可不足且可加工性趨向於減低。另一方面，180°剝落黏著力(朝向鋁箔)過大，可出現黏附體在位置調整時被損壞的問題，且因此，重新附接趨向於困難。
可藉由在25℃及50% RH之條件下使用鋁箔(厚度：12 μm)作為黏附體的180°剝落測試(根據JIS Z 0237)來量測180°剝落黏著力(朝向鋁箔)。舉例而言，在根據本發明之電池用壓感黏著帶之壓感黏著層的表面附接至鋁箔(厚度：12 μm)之後，可藉由使用商標名稱「AUTOGRAPH AG-I」(由SHIMADZU CORPORATION製造)在300毫米/分鐘之拉伸率之條件下的180°剝落來量測黏著力。
此外，根據本發明之電池用壓感黏著帶可經由在30℃或更高至低於200℃之溫度(較佳地為壓感黏著層中所含有之熱塑性彈性體之軟化點的溫度或更高至低於200℃，尤其較佳地為自50℃至180℃，最佳地為自80℃至170℃)下之 熱壓接合而展現極佳黏著力，且具有為0.5 N/10 mm或更大(例如，自0.5 N/10 mm至3.0 N/10 mm)、較佳地為0.95 N/10 mm或更大(例如，自0.95 N/10 mm至3.0 N/10 mm，較佳地為自0.95 N/10 mm至2.50 N/10 mm)、尤其較佳地為自1.25 N/10 mm至2.50 N/10 mm、仍更佳地為自1.35 N/10 mm至2.50 N/10 mm且進一步較佳地為自1.50 N/10 mm至2.50 N/10 mm的在熱壓接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力(在下文中有時被稱為「在熱壓接合之後的180°剝落黏著力(朝向鋁箔)」)。當在熱壓接合之後的180°剝落黏著力(朝向鋁箔)小於上文所提及之範圍時，存在該帶在其附接至電池之內部時在電解溶液中剝離的趨向，且因此變得難以防止內部短路。
另外，根據本發明之電池用壓感黏著帶較佳地以使得該帶可在浸潤於電解溶液中之後繼續固持黏附體的程度維持壓感黏著力，且(例如)具有較佳地為0.5 N/10 mm或更大(例如，自0.8 N/10 mm或更大，更佳地為0.9 N/10 mm或更大，尤其較佳地為自0.9 N/10 mm至2.5 N/10 mm)的在該帶附接至鋁箔且在80℃下浸潤於電解溶液[碳酸乙二酯：碳酸二乙酯(體積比率)=1：2]中歷時8小時之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力(在25℃下)(在下文中有時被稱為「在浸潤之後的180°剝落黏著力(朝向鋁箔)」)。當在浸潤之後的180°剝落黏著力(朝向鋁箔)小於上文所提及之範圍時，存在該帶在其附接至電池之內部時在電解溶液中剝離的趨向，且因此變得難以防止內部短路。
另外，在根據本發明之電池用壓感黏著帶中，根據保護壓感黏著層之表面且防止阻擋的觀點，分離器(剝離型襯墊)可提供於壓感黏著層之表面上。分離器在根據本發明之電池用壓感黏著帶附接至黏附體時被移除，且可未必被提供。待使用之分離器不受到特定地限制，且可使用已知且常用之剝離型紙或其類似者。舉例而言，可使用如下各者：具有諸如塑膠薄膜或紙之剝離型層之基板，剝離型層經受用諸如聚矽氧、長鏈烷基、氟或硫化鉬脫模劑之脫模劑進行之表面處理；由諸如聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或氯氟乙烯-偏二氟乙烯共聚物之氟化聚合物形成之低黏著基板；及由諸如烯烴樹脂(例如，聚乙烯或聚丙烯)之非極性聚合物形成之低黏著基板。
當根據本發明之電池用壓感黏著帶為雙面塗佈式壓感黏著帶時，分離器可提供於根據本發明之電池用壓感黏著帶之兩個壓感黏著層的表面上。或者，具有後側剝離型層之分離器可提供於壓感黏著帶之一壓感黏著層的表面上，且可允許分離器之後側剝離型層藉由捲繞該帶而與壓感黏著帶之相對側上之另一壓感黏著層的表面接觸。
根據本發明之電池用壓感黏著帶在室溫下展示微小黏著性，且因此，暫時性固定變得可能。另外，根據本發明之電池用壓感黏著帶可藉由熱壓接合而展現極佳黏著性，且即使在電解溶液中亦可連續地固持黏附體。因此，在電解溶液(尤其是非水性電解溶液)被密封之電池(諸如，鋰離子 電池)之製造中，可藉由將該帶施加至浸潤於電解溶液中之部分或可與電解溶液接觸之部分來防止內部短路之產生，而不造成電解溶液之劣化。
[電池]
本發明之電池為電解溶液(尤其是非水性電解溶液)被密封之電池(諸如，鋰離子電池)，且為藉由出於如下目的而將上文所提及之電池用壓感黏著帶附接至電池構成構件而獲得之電池：防止雜質或襯片通過分離器之穿透的目的，及改良電極至電池殼體中之插入適合性的目的(例如，捲繞及固定捲繞型電池之捲繞末端的目的，及防止活性材料之剝除的目的)。
在諸如鋰離子電池之電池中，藉由用正電極活性材料來塗佈正電極核心體而獲得之正電極板及藉由用負電極活性材料來塗佈負電極核心體而獲得之負電極板經提供成在分離器介入以形成總成的情況下彼此面對，且該總成係以渦旋形式而捲繞以獲得捲繞型電極群組。該電池具有捲繞型電極群組、自正電極板及負電極板所拉出之電極端子以及電解溶液被密封於外部罩殼中的結構。
非水性電解溶液不受到特定地限制，且其實例包括諸如碳酸伸丙酯(PC)或碳酸乙二酯(EC)之環狀碳酸酯及諸如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)或碳酸二乙酯(DEC)之鏈狀碳酸酯以及作為電解質之諸如LiPF6之鋰鹽的混合溶劑被溶解的電解溶液。
諸如鋰離子電池之電池可(例如)藉由如下操作予以製 造：對正電極板、分離器及負電極板以此次序進行層壓以製備電池用層壓物；將所獲得層壓物置放於外部罩殼中；進一步注入電解溶液；及密封液體注入孔。
電池用壓感黏著帶之附接位置不受到特定地限制，只要可實現上文所提及之目標即可。該位置之實例包括鋰離子電池之電極板、電極端子、電極板末端、分離器之與電極板末端接觸之部分、活性材料之末端，及捲繞末端(參見圖3-1至圖3-3)。
本發明之電池較佳地係經由如下步驟予以製造：在正常溫度(25℃)之氛圍下將電池用壓感黏著帶暫時性地固定至電池構成構件中的上文所提及之特定位置；及在1 kg/cm2或更大(例如，自約1 kg/cm2至約5 kg/cm2)之壓力下在30℃或更高至低於200℃之溫度(較佳地為壓感黏著層中所含有之熱塑性彈性體之軟化點的溫度或更高至低於200℃，尤其較佳地為自50℃至180℃，最佳地為自80℃至170℃)下進行熱壓接合歷時自0.5秒至30秒(較佳地為自0.5秒至10秒，最佳地為自0.5秒至5秒)。當在熱壓接合時之溫度高於上文所提及之範圍時，存在電池構成構件被損壞的關注。另一方面，當在熱壓接合時之溫度低於上文所提及之範圍時，在一些狀況下，變得難以展現足夠黏著性。此外，當用於熱壓接合之時間小於上文所提及之範圍時，有時未獲得足夠黏著性。另一方面，當用於熱壓接合之時間大於上文所提及之範圍時，在一些狀況下，可加工性減低且生產力削弱。
由於用於製造本發明之電池之方法使用能夠在室溫下進行暫時性固定的上文所提及之電池用壓感黏著帶，故該方法在可加工性及經濟效率方面極佳。此外，熱壓接合可在相對低溫度下被執行，且加熱/黏附操作可被快速地執行。
藉由上文所提及之方法而獲得的本發明之電池幾乎不造成內部短路，而且，電解溶液較不可能劣化。因此，可遍及長時段而展現極佳電池性質。
實例
下文將參考實例來更特定地描述本發明，但本發明不應被解釋為限於此等實例。
實例1
作為基板，使用具有20 μm之厚度之聚丙烯薄膜(商標名稱「TORAYFAN」，由TORAY INDUSTRIES,INC.製造)。
用甲苯來稀釋作為用於形成壓感黏著層之基質聚合物之順丁烯二酸改質型熱塑性彈性體(商標名稱「ARON MELT PPET1600」，順丁烯二酸改質型苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，軟化點：95℃，由TOAGOSEI CO.,LTD.製造)，使得非揮發性物質之濃度變為15重量%以獲得塗佈溶液(1)。
將所獲得之塗佈溶液(1)塗覆至上文所提及之基板上以便在乾燥之後達2 μm之厚度，且進行乾燥以形成壓感黏著層，藉此製備壓感黏著帶(1)。
實例2至5
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(2)至(5)中每一者，惟將壓感黏著層之厚度改變至表1所描述之厚度除外。
實例6
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(6)，惟如下情況除外：使用藉由用甲苯來稀釋100重量份之上文所提及之商標名稱「ARON MELT PPET1600」及20重量份之增黏劑(商標名稱「ARKON P-125」，由ARAKAWA CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.製造)以使得非揮發性物質之濃度變為15重量%而獲得的塗佈溶液(2)而非塗佈溶液(1)，且將壓感黏著層之厚度自2 μm改變至10 μm。
實例7
以與實例6中相同之方式製備壓感黏著帶(7)，惟如下情況除外：使用藉由將增黏劑之添加量自20重量份改變至10重量份而獲得的塗佈溶液(3)，且將壓感黏著層之厚度自10 μm改變至5 μm。
實例8
以與實例6中相同之方式製備壓感黏著帶(8)，惟使用藉由將增黏劑之添加量自20重量份改變至30重量份而獲得的塗佈溶液(4)除外。
實例9
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(9)，惟如下情況除外：使用具有16 μm之厚度之聚苯硫醚薄膜(商標名稱「TORELINA」，由TORAY INDUSTRIES,INC.製造)而非具有20 μm之厚度之聚丙烯薄膜(商標名稱「TORAYFAN」，由TORAY INDUSTRIES,INC.製造)作為基板，且將壓感黏著層之厚度自2 μm改變至10 μm。
實例10
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(10)，惟如下情況除外：使用具有12 μm之厚度之聚醯亞胺薄膜(商標名稱「KAPTON 50H」，由DU PONT-TORAY CO.,LTD.製造)而非具有20 μm之厚度之聚丙烯薄膜(商標名稱「TORAYFAN」，由TORAY INDUSTRIES,INC.製造)作為基板，且將壓感黏著層之厚度自2 μm改變至10 μm。
實例11
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(11)，惟如下情況除外：使用藉由用甲苯來稀釋100重量份之順丁烯二酸改質型熱塑性彈性體(商標名稱「KRATON POLYMER FG1924GT」，順丁烯二酸改質型苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，軟化點：62℃，由KRATON POLYMER JAPAN K.K.製造)以使得非揮發性物質之濃度變為15重量%而獲得的塗佈溶液(5)而非塗佈溶液(1)，且將壓感黏著層之厚度改變至10 μm。
比較實例1
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(12)，惟如下情況除外：使用含聚胺基甲酸酯樹脂黏著劑(商標名稱「CRYSBON AG-946-HV」，由DIC CORPORATION製造)而非塗佈溶液(1)，且將壓感黏著層之厚度改變至5 μm。
比較實例2
以與比較實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(13)，惟壓感黏著層之厚度改變至10 μm除外。
比較實例3
藉由用甲苯來稀釋具有2-丙烯酸乙基己基酯/丙烯酸乙酯/丙烯酸羥基乙基酯(重量比率：50重量份/50重量份/5重量份)之構成單體的100重量份之丙烯酸共聚物及2重量份之異氰酸酯交聯劑(商標名稱「CORONATE L」，由NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY CO.,LTD.製造)以使得非揮發性物質之濃度變為15重量%來獲得塗佈溶液(6)。
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(14)，惟如下情況除外：使用塗佈溶液(6)而非塗佈溶液(1)，且將壓感黏著層之厚度改變至10 μm。
比較實例4
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(15)，惟將壓感黏著層之厚度改變至200 μm除外。
比較實例5
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(16)，惟將壓感黏著層之厚度改變至1 μm除外。
比較實例6
藉由用甲苯來稀釋熱塑性彈性體(商標名稱「SEPTON 2063」，聚苯乙烯嵌段/聚烯烴嵌段共聚物，軟化點：106℃，由KURARAY CO.,LTD.製造)以使得非揮發性物質之濃度變為15重量%來獲得塗佈溶液(7)。
以與實例1中相同之方式製備壓感黏著帶(17)，惟如下情況除外：使用塗佈溶液(7)而非塗佈溶液(1)，且將壓感黏著層之厚度改變至10 μm。
對於在實例及比較實例中所獲得之壓感黏著帶，藉由以下方法來評估黏著性、可加工性及電解溶液劣化防止性質。
[黏著性]
在常溫(25℃)下賦予2 kg/cm2之壓力歷時2秒的情況下使在實例及比較實例中所獲得之壓感黏著帶中每一者經受至鋁箔之壓力接合以獲得測試試樣。
對於所獲得之測試試樣，使用精度廣用測試器(商標名稱「AUTOGRAPH AG-I」，由SHIMADZU CORPORATION製造)來量測在以300 mm/min之剝落速率在常溫(25℃)下以180°之剝落角自鋁箔剝落壓感黏著帶時所需要的力[180°剝落壓感黏著力(朝向鋁箔)](N/10 mm)，且將該力視為在25℃下之壓力接合之後的黏著力。
此外，在表2所描述之溫度下賦予2 kg/cm2之壓力歷時2秒的情況下使在實例及比較實例中所獲得之壓感黏著帶中每一者經受熱壓接合以獲得測試試樣。
對於所獲得之測試試樣，以與上文所提及之方式相同的方式量測在自鋁箔剝落壓感黏著帶時所需要之力[在熱壓接合之後的180°剝落壓感黏著力(朝向鋁箔)](N/10 mm)，且將該力視為在熱壓接合之後的黏著力。
此外，在80℃下將測試試樣(在室溫下之壓力接合之後的測試試樣，或在熱壓接合之後的測試試樣)浸潤於藉由以1：1之重量比率混合碳酸乙二酯與碳酸二乙酯而獲得之電解質溶液中歷時8小時。此後，對於自電解溶液取出之測試試樣，以與上文所提及之方式相同的方式量測在自鋁 箔剝落壓感黏著帶時所需要之力[在浸潤之後的180°剝落壓感黏著力(朝向鋁箔)](N/10 mm)，且將該力視為在電解溶液浸潤之後的黏著力。順便提及，鋁箔在壓感黏著帶不剝離之情況下受到上文所提及之黏著性毀壞的狀況經定級為「A(鋁箔毀壞)」。另一方面，鋁箔在浸潤時間(8小時)內剝離之狀況經定級為「B」。
[可加工性]
藉由以下方法來裝配鋰離子二次電池，且根據以下準則來評估可加工性。
評估準則：能夠進行製備而無特定問題之狀況：A
在以下項目中之一或多者下失敗之狀況：B
不可能暫時性固定(在室溫下之黏著力小於0.05 N/10 mm)
在熱壓接合之後的黏著力不足(小於0.5 N/10 mm)
基板係藉由熱壓接合而劣化/損壞(舉例而言，基板係以10 mm或更大之程度而翹曲)
來自活性材料之平整不均勻性為100 μm或更大
<正電極薄片>
藉由如下操作來製備漿料：混合作為正電極活性材料的85重量份之鈷酸鋰(商標名稱「CELLSEED C-10」，由NIPPON CHEMICAL INDUSTRIAL CO.,LTD.製造)、作為傳導助劑的10重量份之乙炔黑(商標名稱「DENKA BLACK」，由DENKI KAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA製造)及作為黏合劑的5重量份之偏二氟乙烯樹脂 (商標名稱「KUREHA KF POLYMER L #1120」，由KUREHA CORPORATION製造)，且使用N-甲基-2-吡咯啶酮來稀釋混合物以使得非揮發性物質之濃度變為15重量%。
將漿料塗覆於具有20 μm之厚度之鋁箔(集電器)上以便達200 μm之厚度。此後，將經塗佈薄膜在80℃下乾燥歷時1小時且在120℃下乾燥歷時2小時，且接著藉由輥壓機進行壓製以製備正電極活性材料層具有100 μm之厚度的薄片。
在使用該薄片的情況下，製備具有27 mm2之正電極活性材料部分且具有突片附接部分的正電極薄片。接著，將鋁製突片點焊至正電極薄片之突片附接部分以形成旗型正電極薄片。將在實例及比較實例中所獲得之壓感黏著帶中每一者附接至正電極活性材料層施加部分與未施加部分之間的邊界，以便與正電極活性材料層重疊。
<負電極薄片>
藉由如下操作來製備漿料：混合作為負電極活性材料的80重量份之介穩相碳微珠(商標名稱「MCMB6-28」，由OSAKA GAS CHEMICALS CO.,LTD.製造)、作為傳導助劑的10重量份之乙炔黑(商標名稱「DENKA BLACK」，由DENKI KAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA製造)及作為黏合劑的10重量份之偏二氟乙烯樹脂(商標名稱「KUREHA KF POLYMER L #1120」，由KUREHA CORPORATION製造)，且使用N-甲基-2-吡咯啶酮來稀釋混合物以使得非揮發性物質之濃度變為15重量%。
將漿料塗覆於具有20 μm之厚度之銅箔(集電器)上以便 達200 μm之厚度。此後，將經塗佈薄膜在80℃下乾燥歷時1小時且在120℃下乾燥歷時2小時，且接著藉由輥壓機進行壓製以製備負電極活性材料層具有100 μm之厚度的薄片。在使用該薄片的情況下，製備具有29 mm2之負電極活性材料部分且具有突片附接部分的負電極薄片。接著，將鎳製突片點焊至負電極薄片之突片附接部分以形成旗型負電極薄片。
<分離器>
作為分離器，使用聚丙烯多孔薄膜(商標名稱「CELGARD」，厚度：25 μm，孔隙率：41%)。
<電池製備>
對以上正電極薄片、分離器及負電極薄片以此次序進行層壓以製備電池用層壓物。將所獲得之電池用層壓物置放於鋁層壓物封裝中，且另外，將藉由以1.4 mol/L之濃度在碳酸乙二酯/碳酸二乙酯(體積比率：1/2)之混合溶劑中溶解六氟磷酸鋰(LiPF6)而獲得的電解溶液注入至鋁層壓物封裝。接著，密封該封裝以裝配鋰離子二次電池。
[電解溶液劣化防止性質]
以恆定電流及恆定電壓之方式在0.2 CmA及4.2 V之電壓下使藉由上文所提及之方法而製備的鋰離子二次電池充電。此後，斷開電極之間的電路，且將電池置放於在80℃下之烘箱中歷時20天。此後，量測電池電壓變化(V)且驗證電壓維持性質，藉此評估電解溶液劣化防止性質。
在以下表2中收集評估結果。
儘管已參考本發明之特定實施例而詳細地描述本發明，但對於熟習此項技術者將顯而易見，在不脫離本發明之精神及範疇的情況下，可在本發明中進行各種改變及修改。
本申請案係基於2011年12月20日申請之日本專利申請案第2011-278438號及2012年12月6日申請之日本專利申請案第2012-267337號，且該等專利申請案之全部內容係以引用方式併入本文中。本文所引用之所有參考案的全文被併入。
1‧‧‧基板
2、21、22‧‧‧壓感黏著層
3、31、32‧‧‧電池用壓感黏著帶
4‧‧‧電極端子
5‧‧‧正電極板
6‧‧‧負電極板
7‧‧‧分離器
8‧‧‧活性材料
圖1為展示根據本發明之電池用壓感黏著帶之一實施例的示意性橫截面圖。
圖2為展示根據本發明之電池用壓感黏著帶之另一實施例的示意性橫截面圖。
圖3-1至圖3-3為展示根據本發明之電池用壓感黏著帶在鋰離子電池中之使用實例的示意圖。圖3-1為在使用之前的視圖，圖3-2為展示根據本發明之電池用壓感黏著帶至電極板或其類似者之附接的視圖，且圖3-3為展示使用根據本發明之電池用壓感黏著帶而收捲及固定之電極板的視圖。
1‧‧‧基板
2‧‧‧壓感黏著層
31‧‧‧電池用壓感黏著帶

Claims (7)

  1. 一種電池用壓感黏著帶，其包含：基板；及壓感黏著層，其提供於該基板之至少一表面上，其中該壓感黏著層具有自2 μm至100 μm之厚度，且其中該壓感黏著帶具有為0.05 N/10 mm或更大的在25℃下之壓力接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力，及為0.5 N/10 mm或更大的在30℃或更高至低於200℃之溫度下之熱壓接合之後朝向鋁箔之180°剝落黏著力。
  2. 如請求項1之電池用壓感黏著帶，其中該壓感黏著層含有熱塑性彈性體。
  3. 如請求項2之電池用壓感黏著帶，其中該熱塑性彈性體為酸改質型熱塑性彈性體。
  4. 如請求項2之電池用壓感黏著帶，其中該壓感黏著層進一步含有增黏劑。
  5. 如請求項4之電池用壓感黏著帶，其中以100重量份該熱塑性彈性體計，該壓感黏著層含有自5重量份至50重量份之量的該增黏劑。
  6. 一種電池，其係藉由將如請求項1至5中任一項之電池用壓感黏著帶附接至電池構成構件而獲得。
  7. 一種用於製造電池之方法，其包含如下步驟：將如請求項1至5中任一項之電池用壓感黏著帶附接至電池構成構件，且使該壓感黏著帶及該電池構成構件經受在30℃或更高至低於200℃之溫度下之熱壓接合。
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